水介质O形圈密封阻力研究

为了研究水介质O形圈的密封阻力特性,通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型,分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响,通过2种滑动摩擦力理论算法,计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力,与实验测量的摩擦力进行对比分析,探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明：随着预压缩率增大,O形圈von Mises应力和接触长度增大;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力增大,接触压力和接触长度随之增大,流体压力超过30 MPa,接触长度减小;微元法和实验得到的摩擦力较为接近,可用于O形圈摩擦力预估;相同往复速度下,随着流体压力增大,O形圈摩擦力增大;相同流体压力下,随着往复速度增大,摩擦力也增大。     

基于混合润滑模型的往复密封动特性研究

为研究往复运动密封性能,采用MatLab数值方法建立一种混合润滑模型,该模型包含弹性力学、流体力学和接触力学分析。基于混合润滑模型,研究粗糙度和往复速度对动态往复密封摩擦力、泄漏量和油膜厚度等密封性能的影响规律,揭示液压往复密封机制。结果表明:往复运动密封圈处于混合润滑状态,接触区不仅有流体压力,还包含粗糙度接触压力;存在临界粗糙度σ_c和临界速度u_c,当粗糙度σ<σ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越小的内泄漏,当σ≥σ_c时,随粗糙度的增大内行程的泄漏表现为越来越大的外泄漏;当速度uc时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越小的外泄漏,当u≥u_c时,净泄漏量随速度的增大表现为越来越大的内泄漏;随着粗糙度的增加,膜厚与内行程的摩擦力增大,而外行程的摩擦力无明显变化;随着速度的增加,油膜厚度增加,内行程摩擦力减小,而外行程摩擦力变化很小。     

高速开关阀先导控制电液换向阀特性研究

针对现有液压支架使用乳化液传动介质电液换向阀存在流量控制不精准、压力冲击大、造成地下水污染等问题,提出使用水基高速开关阀先导控制电液换向阀,实现对主阀控制腔压力和主阀芯位移的精准控制。提出高速开关阀先导控制电液换向阀的液压桥路,针对先导高速开关阀提出复合PWM控制策略,将滞后时间缩短15.8 ms;提出脉频调制和脉宽调制占空比的方式控制主阀位移。仿真结果表明：在先导高速开关阀驱动信号一定占空比范围内主阀芯位移可以呈现比例开启效果。最后进行试验研究,试验结果证明高速开关阀作为先导级提升了主阀的响应速度。     

矿用电磁阀电机械转换器的设计与特性分析

针对液压支架上的矿用电磁先导阀,提出了两种不同磁轭结构的音圈电机作为先导阀上的电机械转换器,建立了音圈电机的机、电、磁耦合动态数学模型,通过Ansoft Maxwell分析比较两种不同的磁轭结构对音圈电机电磁力特性的影响,测得有径向磁轭结构的音圈电机其电磁力峰值可达5.2N,相比另一结构提高了24%。研究了径向磁轭厚度、气隙以及磁轭宽度对电磁力的影响,得出径向磁轭厚度越大,气隙越小,内磁轭越宽,电磁力越大的结论。     

液压支架换向阀的液动力计算方法及其应用

液动力计算模型是液压阀建模和特性分析的基础和前提,液压支架用换向阀流道复杂,其液动力的分析计算与常规液压阀不同,且这种复杂流道下的液动力大小不易通过试验测试得到,计算模型也无法得到较好的验证。为解决这个问题,建立了液压支架用换向阀的复杂流道模型,利用2个控制体将流道划分为两部分,采用理论计算与流场仿真的方法分别研究阀口处和阀芯折弯流道处的液动力,并根据流场分布特征对传统液动力计算公式进行修正,得到了相应的修正系数;而在液动力的验证方法上,不采用传统的直接测试法,而是分别将修正前和修正后的液动力计算公式/min的换向阀数学建模中,通过对比2种情况下换向阀动态特性的仿真结果与试验结果,间接验证液动力修正模型的准确性,避免了直接测试法在应对复杂流道问题时的不足。2种情况下的动态特性仿真与试验结果对比显示,采用修正后的模型进行仿真得到的动态特性与试验所得数据非常接近,而用未经修正的传统计算模型得到的仿真结果与试验结果存在较大的误差,此结果说明了液动力修正模型的准确性,同时验证了复杂流道液压阀的液动力计算方法与试验方法的合理性。本文在液动力的理论分析与试验验证两方面均有不同,并结合工程实际对所用方法进行了验证,提供了面对复杂流道液动力的解决办法。     

矿用水压先导阀阀口流量特性仿真研究

基于Fluent流场仿真软件,对一款新型矿用水压比例阀先导阀内部流场进行仿真研究。在相同计算环境下,分别对不同开口度及不同阀口压差下三维流场模型进行单相流及两相流稳态仿真,对结果进行对比分析,得到先导阀内部流场气体分布规律、气体对先导阀流量特性影响规律及气体对先导阀流量系数影响规律:相同压差条件下,随着阀口开度增大,流场气体占比减少,流量系数随之降低;相同开口度条件下,随着压差增大,流场气体占比增大,流量系数随之降低;研究不同背压下气穴分布情况;对阀口进行圆角结构优化,优化结构使得流量系数有所增加,说明圆角对流量特性有较大改善。     

乳化液介质带式输送机液压张紧装置系统仿真

设计了一种以乳化液为介质的带式输送机液压自动张紧装置,在AMESim中建立了该装置及带式输送机的仿真模型,对带式输送机在启动、满速运行和机尾自移等工况下的动态特性进行了仿真分析。仿真结果表明,在泵站流量大于一定值的前提下,该张紧装置可满足带式输送机在各种工况下对张紧力的要求;张紧力计算时应充分考虑输送机启动方式和机尾自移时的影响。     

基于FLUENT的大流量电液换向阀主阀的数值模拟

根据某进口插装式电液换向阀主阀的结构,分析其工作原理,从增加过流断面面积进而增加流量的角度,设计了一款额定流量为1 000 L/min的电液换向阀主阀。运用CFD软件Fluent对阀道内流场进行数值模拟,分析其流场特性。结果表明,所设计的大流量电液换向阀主阀流场压力分布均匀,不易产生气穴与气蚀现象,没有产生明显的漩涡区,证明该阀流道结构合理,符合设计要求。     

液压支架用换向阀流场模拟

以煤矿井下液压支架所用换向阀为研究对象,对模型简化后,利用FLUENT软件模拟其内部流场特性,找出低压区和漩涡区。结果表明,流场中最大速度并不是在锥阀阀口处,而是随着阀口开度的增加而变化。在小开口时,最大速度出现在阀座节流口下游;大开口时,最大速度转移到径向过液孔下游。研究结果可为换向阀的优化设计提供参考。     

液压支架用大流量换向阀振动冲击分析

大流量电液换向阀的性能好坏直接决定了井下工作面自动化生产效率。针对该阀在使用中易出现的阀芯断裂失效和弹簧损毁的问题,利用AMESim软件研究机械限位行程和阻尼孔对换向阀振动冲击的影响。通过研究发现,机械限位设置不合理容易造成阀芯在开启阶段产生振荡致使弹簧损毁,同时阀芯与机械限位面产生碰撞冲击,致使阀芯薄弱处应力集中并出现疲劳断裂。结果显示,通过合理设计机械限位行程来消除阀芯振荡,同时控制阀芯开启时的加速距离以降低阀芯碰撞速度,减小碰撞应力。合理设计主阀控制腔前端的阻尼孔直径,能在保证阀芯响应速度的前提下进一步大幅减小阀芯与机械限位面的碰撞速度,从而降低碰撞力。